Bluetooth колонка готова!

Прошло 2 года с того момента как я начал делать bluetooth колонку. И наконец она полностью готова. (Конечно опять не до конца — еще нужно чуть-чуть дописать прошивку). Нужно сказать, что саму электронику я сделал гораздо быстрее — всего 3 месяца. Это время от идеи до готовой платы. Но вот с корпусом, динамиками, настройками DSP пришлось поколдовать. В итоге я сделал три варианта корпуса, попробовал два типа динамиков, и последний вариант считаю финальным. Переделывать не буду. О какой же колонке речь? Кому интересно читаем..

Требования к колонке

Когда стали набирать популярность колонки компании JBL, то сын попросил купить такую колонку. Так как мы с ним активно занимались электроникой, то сразу же возникла идея сделать себе колонку самостоятельно, и конечно по качеству не хуже JBL Boombox.

Какие же характристики должна была иметь колонка:

• мощный звук (как минимум 40 Вт)

• небольшой вес (2-3кг)

• цветомузыка

• Hi-Fi звук

• bluetooth apt-X

• встроенная sd карта и mp3 плейер — вся коллекция музыки с собой

• долгое время работы от аккумулятора

• FM радио

Также было придумано еще много мелких функций, которые обязательно должны были быть. Их описывать не буду.

Подбираем усилитель звука

Я стал изучать компоненты из которых можно собрать колонку. И конечно же начал с усилителя звука. Изучив, то что есть на рынке и активно используется во всех поделках, я понял — все это не то, и обратил свое внимание на новейшие разработки в области звука. На сайте компании Texas Industries и было найдено сердце будущей колонки — TAS5782M — усилитель звука Hi-Fi уровня . Посмотрите его характеристики:

• 30Вт стерео (итого 60Вт)

• Цифровой звук

• Встроенный DSP процессор с кучей настроек

• Неубиваемость — различные защиты чипа

• Работа без радиатора

• THD — 0.02%

Те самые 5 критериев успеха

Не буду долго описывать все мытарства и сразу перейду к делу. Вот те самые 5 критериев успеха:

• Весь звуковой тракт должен быть цифровым. Аналоговый сигнал очень капризен к трассировке платы, качеству сборки и требует настройки на специальном оборудовании. Цировой же сигнал наоборот, практически не требователен к трассировке, спокойно относится к "кривым рукам". Bluetooth модуль должен быть подключен только по цифровому каналу.

• Обязательно нужен DSP процессор. Получить мощный звук в компактном корпусе очень сложно. DSP процессор позволит расширить акустический диапазон акустики, особенно в области низких частот. Дополнительно, новейшие разработки в этой области, сделают процесс настройки очень простым, а звук качественным на любом уровне громкости.

• В домашних условиях очень сложно сделать качественный, красивый корпус. На помощь приходит 3D печать. Качество 3D печати на домашних принтерах сейчас очень высоко. Современные пластики позволяют получить прочный, стильный корпус. Самостоятельная разработка модели позволяет учесть все особенности расположения компонент и обеспечить быстрый доступ к ним.

• Динамики - сердце нашей системы. Только брендовые компоненты позволят получить натуральный мощный звук. Обязательно использование 2 динамиков: Широкополосный - НЧ и СЧ диапазона и ВЧ динамик. Также для малого корпуса просто необходим пассивный динамик. Динамики обязательно должны иметь паспорт и документацию, график АЧХ, без этого сложно будет произвести их точную настройку без специального оборудования, а его как правило дома нет.

• Вся переносная акустика работает на аккумуляторах, поэтому экономичность и эффективность энергопотрбления всех компонент не на последнем месте. В следствие этого усилитель должен быть D-класса с максмимально высоким кпд. Большую часть времени вы будете слушать акустику на среднем уровне громкости - именно в этом режиме колонка должна работать очень долго. Для получения мощного звука нужен большой ток, а значит нужны высокомощные литиевые аккумуляторы.

Схема модулей колонки

Набросал схему модулей колонки.

Динамики и bluetooth модуль

Лучшие динамики, которые удалось найти — это AURA NS3-193 и хейлы Dayton Audio AMT Mini-8. Звучат они великолепно. Бас, который они выдают очень хорош!

Bluetooth модуль на базе чипа CSRA64215. Все очень не плохо. Цифровой выход. Поддержка apt-X. Отличное качество связи. Готовый к использованию.

Корпус

Основная головная боль оказалась с корпусом. Финальный вариант сделал на 3D принтере. Долго не решался, думал — все развалится сразу же. Но в итоге проведя ряд тестов, я понял, что все очень и очень прочно. Вот как выглядит 3D модель корпуса.

Настройка DSP процессора

TI мне очень нравится как производитель микросхем. Я считаю, что у них самая лучшая документация на производимую продукцию. К усилителю идет подробнейшая документация и рекомендации по пассивным компонентам, а также по настройке DSP процессора. Микросхему я покупал у самого TI на их сайте. После получения микросхемы у них можно запросить софт для ее настройки. Они дают доступ на 3 года на получение обновлений софта, а так пользоваться им можно безлимитно. Настроек не много, а очень много. Все не буду описывать, вот те которые использовал в колонке.

SMART BASS. Это умная настройка баса. Необходимо внести в софт параметры Тиля-Смоля на динамик и указать частоту баса, которая нам нужна. Остальное все будет настроено автоматически. Я сделал в итоге настройку на 60 Гц (-3Дб). Сами динамики без DSP процессора в маленьком корпусе выдают около 80Гц (-3Дб), чтобы добиться 60 Гц, нужно усиление около 10Дб. Конечно вы скажите, что тут все не сложно, много где есть эквалайзеры, но основная проблема, которую отлично решает выбранный усилитель — динамическое усиление. С увеличением громкости усиление должно уменьшаться, иначе динамик будет перегружен. Но и это еще не все, микросхема расчитывает критические параметры динамика — ход головки и нагрев катушки. Усиление в итоге подстраивается под композицию так, чтобы не превысить критические показатели и не ухудшить звук.

Моно бас. В компактном корпусе технически сложно разделить объемы динамиков. Если этого не сделать, то на низких частотах, в случае если в композиции есть стерео эфекты в области баса, может быть наложение звуковых волн и сильное падение громкости. Чтобы этого избежать процессор автоматически в области баса композицию делает моно.

Расширение стерео зоны. В компактном корпусе ВЧ динамики находятся слишком близко друг к другу. Процессор расширяет стереобазу.

Согласовать динамики ВЧ и СЧ по звуковому давлению (громкости) очень сложно за счет пассивных компонент. А вот за счет эквалайзера — легко.

DSP процессор получает твердую пять!

Микроконтроллер - цветомузыка и всякая мишура

Для управления усилителем нужен микроконтроллер. Я сразу взял мощный МК с функциями DSP и float модулем — STM32F446. Он управляет всеми режимами:

• управление усилителем

• управление процессами зарядки аккумуляторах

• оцифровка аналогового звука с FM модуля

• mp3 плейер и обслуживание встроенной sd карты

• управление цветомузыкой

• управление FM модулем

• управление режимом powerbank

• работа как аудиоустройство от компьютера

В качестве цветомузыки используются 90 светодиодов RGB. Управление идет по SPI. Скажу только, что получилось очень классно. Эфекты оценили все, кто видел колонку.

Зачем вообще все это делать самому — купил и все

Проект получился отличный. На одноименном сайте можно найти больше информации. Самодельная колонка позволяет получить нужные функции, взять любые динамики, настроить звук под свои критерии. И самое главное реализовать свой творческий потенциал.

Я полностью доволен данным устройством. Колонка заняла достойное место у меня на рабочем столе. Постоянно беру ее с собой на прогулки, в походы, в гости. Каждый раз слушаю и удивляюсь качеству звука. Цветомузыка украшает звук.